一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂及其制备方法。该复合催化剂是以Al2O3‑TiO2为复合载体，负载活性组分CeO2而成的。同时也公开了一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂的制备方法，其包括以下步骤：1）先制备复合载体Al2O3‑TiO2；2）后制备复合催化剂CeO2/Al2O3‑TiO2。本方法所制备的催化剂工艺相对简单，便于工业上的大规模生产，且在200℃~400℃这个常见的工业催化温度段，能实现对两者较好的同步脱除，且生成的副产物NH3的量也较少。因此具有较高的经济价值及推广价值，后期可以通过改性催化剂及反应条件，实现更高的氮氧化物和硫化物的转化率。

Ce based composite catalyst suitable for hydrogen sulfide catalytic reduction desulfurization and Denitration Process and preparation method thereof

The invention discloses a Ce base composite catalyst suitable for hydrogen sulfide catalytic reduction desulfurization and Denitration Process and a preparation method thereof. The composite catalyst is Al2O3 TiO2 composite carrier, active component CeO2 and load. At the same time, the preparation method of Ce based composite catalysts for catalytic reduction of hydrogen sulfide desulfurization denitrification process is also disclosed, which comprises the following steps: 1) preparing composite carrier Al2O3 TiO2; 2) after the preparation of composite catalyst CeO2/Al2O3 TiO2. The prepared catalyst preparation process is relatively simple, suitable for mass production in industry, and at 200 DEG ~400 DEG the common industrial catalytic temperature, can realize the simultaneous removal of both of them, and generate less by-product NH3. Therefore, it has high economic value and popularization value. Later, the conversion rate of higher nitrogen oxides and sulfides can be achieved through modified catalysts and reaction conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂及其制备方法。
技术介绍
众所周知，燃煤锅炉燃烧所产生的大量氮氧化物（NOx）和硫化物（主要是SO2）会导致雾霾和光化学烟雾的加剧，且对人类的健康造成巨大的危害。此外，现阶段的氮氧化物和硫化物排放标准也在之前的基础上又有了大幅度的提高。因此，有必要对烟气中的氮氧化物和硫化物进行同步的脱除，使得它们的浓度达到可以排放的标准。目前，工业中所使用的同步脱硫脱硝法一般是以湿法（又称吸收法）为主，所使用的吸收液一般具有一定的氧化性，以保证能在吸收可溶性SO2的同时把不溶性的NOx（主要是NO）氧化成可溶性的NOx（主要是NO2）并将其吸收。然而，这类方法由于设备通常占地面积大，维护成本高，加上吸收液需要长期更换等原因，导致普遍成本较高，因而并未实现大规模的推广。而催化脱硫脱硝法则能克服上述各种弊端，因而正成为目前研究和推广的热点。目前，工业上常用的单独催化脱硫法为Claus法，所使用的还原剂为H2S。而单独的催化脱硝则是SCR法，所用的还原剂为NH3。但上述的方法由于所用的还原剂不同，导致所用的催化剂也不相同，因而导致无法实现氮氧化物和硫化物的同步脱除。此外，部分具有还原性的气体，例如H2、CO、以及一些有机烃类物质，也能代替氨气实现对氮氧化物的脱除，但是这类催化反应也存在不少问题，首先是气体的价格较为昂贵，若非自己生产的话，还存在保管和运输不方便的问题，且要完成这类的催化反应，所需的催化剂通常是贵金属类催化剂，这也进一步的增加了它的成本，同时限制了其的进一步研究、发展和推广。事实上，Claus反应中所使用的还原剂H2S由于其还原性较强，而能有效实现对SO2的脱除，因此本专利技术人认为，在合适的催化剂的作用下，H2S也能实现对NO的脱除。通过热力学模拟的反应方程式如下：H2S+NO→S+N2+H2O可以看出，上述反应所生成的为无毒的N2和S，因此具有进一步研究的价值。早期有文献报道了以Al2O3作为催化剂，能实现上述反应。而之前已专利技术的H2S作为还原剂的烟气催化脱硫脱硝工艺表明，H2S可以作为还原剂可以实现同步的脱硫脱硝，而且H2S可以通过工业企业污水处理过程制备，可以显著降低烟气脱硫脱硝的成本。但是，该专利技术工艺采用的催化剂是4A分子筛，其反应温度超过600℃，降低了这一新技术的成本优势。因此，研究新的催化剂，提高反应效率、降低反应温度是当务之急。目前，在SCR催化剂的研究中，铈（Ce）由于其特殊的晶体结构，使得其具有较强的储氧能力，以及较好的氧化还原催化活性。因此，结合以上因素，本专利技术选择制备含Ce的复合多组分催化剂，随后将制备好的催化剂用于H2S的同步脱硫脱硝实验，以达到将两者同时除去的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂及其制备方法，旨在克服现阶段的催化脱硫脱硝技术中存在的无法同时对其进行脱除，以及低温转化率不高，副产物多，高温段能耗大等技术缺陷。相比湿法的高安装以及维护成本，Claus和SCR技术的单一性及局限性，以及面临的较高的催化剂成本立足。本专利技术所采取的技术方案是：一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，是以Al2O3-TiO2为复合载体，负载活性组分CeO2而成的。所述的复合载体中，Al2O3与TiO2的摩尔比为1:1。活性组分CeO2的负载量为8~12wt%。催化剂的催化温度为200℃~400℃。所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）先制备复合载体Al2O3-TiO2；2）后制备复合催化剂CeO2/Al2O3-TiO2。步骤1）中，所述的Al2O3-TiO2是用铝盐和钛酸酯通过溶胶-凝胶法制备而成的。步骤1）中，所述的铝盐为硝酸铝；所述的钛酸酯为钛酸四丁酯；所述的硝酸铝与钛酸四丁酯的摩尔比为2:1。步骤2）中，所述的复合催化剂CeO2/Al2O3-TiO2是用铈盐与复合载体Al2O3-TiO2通过等体积浸渍法制备而成的。步骤2）中，所述的铈盐为硝酸铈。本专利技术的有益效果是：本方法所制备的催化剂工艺相对简单，便于工业上的大规模生产，且在200℃~400℃这个常见的工业催化温度段，能实现对两者较好的同步脱除，且生成的副产物NH3的量也较少。因此具有较高的经济价值及推广价值，后期可以通过改性催化剂及反应条件，实现更高的氮氧化物和硫化物的转化率。具体来说，本专利技术具有以下特点：1、将低温催化效果较好的TiO2和高温催化效果较好的Al2O3结合，制备出复合载体Al2O3-TiO2；2、将催化剂的活性组分CeO2以浸渍的方法负载到AT上，简化了工艺流程；3、除了对NOx和SO2的浓度进行测定外，本专利技术技术还专门测定了可能存在的NH3的浓度。附图说明图1是本专利技术催化剂的评价装置流程图；图2是本专利技术NO和SO2的转化率图；图3是本专利技术副产物NH3的生成量图。具体实施方式一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，是以Al2O3-TiO2为复合载体，负载活性组分CeO2而成的。优选的，所述的复合载体中，Al2O3与TiO2的摩尔比为1:1。优选的，活性组分CeO2的负载量为8~12wt%；进一步优选的，活性组分CeO2的负载量为10wt%。优选的，催化剂的催化温度为200℃~400℃。所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）先制备复合载体Al2O3-TiO2；2）后制备复合催化剂CeO2/Al2O3-TiO2。优选的，步骤1）中，所述的Al2O3-TiO2是用铝盐和钛酸酯通过溶胶-凝胶法制备而成的。优选的，步骤1）中，所述的铝盐为硝酸铝；所述的钛酸酯为钛酸四丁酯；所述的硝酸铝与钛酸四丁酯的摩尔比为2:1；进一步的，所述的硝酸铝为Al(NO3)3·9H2O；所述的钛酸四丁酯为Ti(OC4H9)4。优选的，步骤2）中，所述的复合催化剂CeO2/Al2O3-TiO2是用铈盐与复合载体Al2O3-TiO2通过等体积浸渍法制备而成的。优选的，步骤2）中，所述的铈盐为硝酸铈；进一步的，所述的硝酸铈为Ce(NO3)3·6H2O。以下通过具体的实施例对本专利技术的内容作进一步详细的说明。实施例：a-复合载体AT（Al2O3-TiO2）的制备方法：（1）在250ml的烧杯中，依次加入2.4molC2H5OH、0.9molCH3COOH，以及1.8mol去离子水，随后将其均匀搅拌1min直至完全混合均匀，以制备混合溶剂。（2）称取0.2mol的Al(NO3)3·9H2O，随后将其倒入上述制备的混合溶剂中，搅拌，直至全部溶解。（3）将0.1mol的Ti(OC4H9)4逐滴缓慢的加入上述溶解了Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中。加完之后对其搅拌，静置，直到形成单一均匀的混合溶液。（4）将上述的溶液放到磁力搅拌器中进行加热搅拌，直到溶液完全凝固成白色胶状物为止。（5）将生成的白色胶状物陈化12h，随后放入110℃的烘箱中进行烘干，直到形成白色颗粒物。（6）将上述烘干后的白色颗粒物放入坩埚，随后在550℃的马弗炉中煅烧4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，其特征在于：是以Al2O3‑TiO2为复合载体，负载活性组分CeO2而成的。

【技术特征摘要】
1.一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，其特征在于：是以Al2O3-TiO2为复合载体，负载活性组分CeO2而成的。2.根据权利要求1所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，其特征在于：所述的复合载体中，Al2O3与TiO2的摩尔比为1:1。3.根据权利要求1所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，其特征在于：活性组分CeO2的负载量为8~12wt%。4.根据权利要求1所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂，其特征在于：催化剂的催化温度为200℃~400℃。5.权利要求1所述的一种适用于硫化氢催化还原脱硫脱硝工艺的Ce基复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先制备复合载体Al2O3-TiO2；后制备复合催化剂CeO2/Al2O3-TiO2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：江峰，李浩，吕向红，周广英，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44